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大脑植入1024个电极,我们离“虚拟视觉”还有多远

作者:时间:2020-12-14来源:果壳收藏

关于“缸中之脑”的科幻作品层出不穷,例如《黑客帝国》中,男主角一开始就被培养在营养液中,所有感官都来自电刺激,生活在一个完全由计算机模拟出的虚拟世界中。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202012/421118.htm

  现在,我们离这样的“虚拟世界”越来越近了。最近,科学家在猕猴大脑中植入电极,通过电刺激神经元,成功地让猴子感知到视觉信息。当然,这不是什么疯狂科学家的邪恶计划,他们希望这种方式最终能帮助盲人重见光明。

  在大脑中,找到视野的对应点

  说到视力,大家会先想到眼睛。实际上,大脑中的视觉皮层才是我们体内最大的视觉器官。视觉皮层占了大脑皮层约 1/4 的面积,可以对眼睛接收到的光信号进行处理,让我们能够“看到”这个世界,分辨出视野中物体的形状、颜色、运动。

  视野中的物体经过眼睛,在视网膜上形成一个倒立的实像,而视网膜上的视野和初级视觉皮层之间则存在拓扑对应的关系。简单来说,视野中的一个位置,对应视网膜上的一个位置,同时也对应着初级视皮层上的一个位置。如果视野中的两个位置比较接近,这两个位置在视觉皮层上的对应位置往往也比较接近。在人和非人灵长类动物上,视觉皮层和视网膜之间的这种对应关系更加精细。

  让猴子产生虚拟的幻觉

  上周《科学》杂志的一项研究中,来自荷兰神经科学研究所的研究团队在健康猕猴的视觉皮层植入了 1024 个电极。这些电极大致覆盖了视野右下方 1/4 范围所对应的视觉皮层区域,并且深入进皮层内部,不仅可以记录神经元的活动,还能对电极周边的神经元进行精细的刺激。

  

  1024个电极被排列成16个阵列,植入在视觉皮层 | 参考资料

  在测量了神经元和视野位置之间的对应关系之后,研究人员直接对视觉皮层上的具体区域进行精细的电刺激,成功让猴子产生了视幻觉——这些猴子事先经过训练,当屏幕上出现光点时,会把视线移动到光点的位置。研究人员对猕猴的视觉皮层具体区域进行刺激时,也预设了视野里对应的位置;而受到刺激的猕猴,果然将视线移动到了研究人员预设好的视野位置上

  接下来,他们尝试让猕猴出现更复杂的视幻觉,比如看得到物体运动的方向、分辨“T”和“L”两个字母;结果,猴子都表现出了符合预期的视幻觉,可以识别物体的位置、形状和运动情况

  这种由电刺激产生的感官信息被称为“神经义肢”,有潜力应用在眼睛、视网膜、视神经受损但视皮层完好的视力障碍者上。但对于人类来说,目前技术所能达到的精度还是太低,无法在人脑上给出足够精确的视觉;并且,人脑有更大的视觉皮层和更多的褶皱,电极的植入更有挑战性。同时,如何将设备无线化,长期植入人脑的电极如何解决生物相容性等,也都是需要考虑的问题。

  那么问题来了——正在读这篇文章的你,会否也只是一个缸中之脑,受电刺激看到了眼前的文字呢?



关键词: 虚拟视觉

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